一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂及其制备方法和应用

本发明属于煤基固废全组分高附加值资源化再生，具体涉及一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、迄今为止，煤炭依然是我国重要的化工原料，为响应“碳达峰、碳中和”和煤化工行业减污降碳的要求，需要利用煤气化技术来实现煤炭的高效清洁利用。煤气化的过程会产生工业副产物煤气化渣，分为气化粗渣和细渣。虽然不同地区的煤炭化学成分和含量各不相同，从而导致各地气化渣的化学组分和含量也各不相同，但是气化渣主要成分均为c、sio2、al2o3、fe2o3、cao等。据统计，2021年我国气化渣产量达7100万吨，其中粗渣约占70％，细渣约占30％。这些固废数量庞大，增加煤化工企业运输及处置成本，且目前针对煤气化渣的处理方式主要为堆存和填埋，这些方式需要占用大量土地资源，对生态环境造成很大影响，此外，煤气化渣组分复杂，主要以硅、铝氧化物为主，含碳量和含水率较高，并伴有较多杂质，限制其资源化利用。

2、煤气化渣具有疏松多孔的性质以及富含硅铝铁钙等地表元素的特点，为其改性制备吸附材料和成份提取制作水处理剂提供天然优势。中国专利公开号为cn116603504a的发明专利公开了一种煤气化细渣合成多孔碳硅复合材料的方法及其应用，通过一步koh熔融法改性处理煤气化细渣，制备低硅沸石-活性炭一体化多孔功能材料。中国专利公开号为cn114405470a的发明专利公开了一种以煤气化细渣制备碳/沸石复合物的方法及其应用，将煤气化细渣与氢氧化钠水溶液按比例混合，然后进行加热搅拌、过滤、洗涤和干燥得到碳/沸石复合物。中国专利公开号cn116351391a的发明专利公开了一种煤气化细渣合成沸石/多孔炭复合吸附剂的方法，将煤气化细渣研磨筛分后，干燥处理，所得粉末在n2保护下利用naoh高温活化，再于90℃下进行水热结晶，得到沸石/多孔炭复合吸附剂。中国专利公开号为cn113274977a的发明专利公开了一种用于去除水中hg(ⅱ)的除汞吸附剂及其制备方法与应用，将含有卤族元素和巯基的改性剂负载在由气化渣脱灰活化的残碳上。中国专利公开号为cn115504555a的发明专利公开了一种煤气化渣基复合硅酸铁铝絮凝剂及其制备方法与应用，取煤气化渣于容器中，加入盐酸溶液，在密闭条件下搅拌进行酸浸反应，反应一段时间后，抽滤，固液分离，再将将氢氧化钠加入到酸浸滤液中，待溶液充分反应后，熟化，接着在常温下静置使其彻底熟化，干燥后研磨均匀，得到煤气化渣基复合硅酸铁铝絮凝剂。

3、上述专利文献从不同方向为实现煤气化渣的高附加值资源化提供宝贵的思路和方法，但也存在一定限制，在以煤气化渣作为原料时，难以将细渣和粗渣同时利用，产品作用较为单一，也容易产生废渣和废水，难以实现煤气化渣的大规模资源化利用。

技术实现思路

1、本发明提供一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂及其制备方法和应用，以解决现有技术难以同时利用煤气化渣中的细渣和粗渣实现煤气化渣的大规模资源化利用的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将浸取硅铝的碱液和浸取铝铁的酸液按照比例进行混合，并调节ph值后，升温至预设温度进行反应，最后进行蒸发浓缩得到纯化后净水剂前体；

5、将纯化后净水剂前体和多孔材料按照比例混合后，依次进行微波聚合和干燥，最终得到煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂。

6、进一步地，所述多孔材料的制备包括以下步骤：

7、将煤气化渣依次进行余热风干和逐级筛分，得到低碳高铝煤气化渣和高碳煤气化渣，将所述高碳煤气化渣脱碳得到脱碳后煤气化渣，将所述低碳高铝煤气化渣和脱碳后煤气化渣进行混合，并加入碱液进行研磨得到研磨后煤气化渣；

8、将研磨后煤气化渣进行搅拌，然后油浴蒸干后加入助剂，隔绝空气进行微波活化，最后水洗干燥得到所述浸取硅铝的碱液和经过活化造孔的煤气化渣；

9、将经过活化造孔的煤气化渣、酸液和助剂混合后进行循环超声浸取，接着固液分离并将固渣洗涤干燥后得到多孔材料。

10、进一步地，所述酸液中加入三氯化铁、硫酸亚铁和硝酸铁中的一种或多种，所述三氯化铁、硫酸亚铁和硝酸铁中的一种或多种的加入量为所述经过活化造孔的煤气化渣质量分数的1％～5％；

11、所述浸取铝铁的酸液通过以下步骤得到：将经过活化造孔的煤气化渣、酸液和助剂混合后进行循环超声浸取后，固液分离后得到浸取铝铁的酸液。

12、进一步地，所述浸取硅铝的碱液和浸取铝铁的酸液的混合比例按照硅铝铁离子物质的量浓度比例进行混合，具体为：c(si):c(al+fe)＝1：(0.5～20)。

13、进一步地，所述ph值为4～4.8；

14、所述升温至预设温度进行反应中，所述预设温度为50～60℃，所述反应时间为1h～1.5h；

15、所述蒸发浓缩的温度为60℃～70℃。

16、进一步地，所述多孔材料和纯化后净水剂前体的料液比为1：(1～20)g/ml。

17、进一步地，所述混合后的低碳高铝煤气化渣和脱碳后煤气化渣，与碱液之间的料液比为1：(1～5)g/ml；

18、所述碱液的质量浓度为5％～20％。

19、进一步地，所述助剂包括铝酸钠和硫酸钠，所述铝酸钠和硫酸钠的质量比为1：(0.1～10)；

20、所述油浴蒸干后加入助剂中，助剂的加入量为所述研磨后煤气化渣质量的1％～8％；

21、所述经过活化造孔的煤气化渣和酸液之间的按照料液比为1：(3～10)g/ml进行混合；

22、所述酸液的质量浓度为5％～10％。

23、一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂，所述的一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂的制备方法得到。

24、一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂在废弃煤气化渣循环再生利用上的应用，以及降低废水浊度和吸附废水中微塑料的应用。

25、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

26、本发明提供一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂的制备方法，通过将制造多孔材料过程中产生的浸取硅铝的碱液和浸取铝铁的酸液混合，调节ph值后升温进行蒸发浓缩得到纯化后净水剂前体，最后将纯化后净水剂前体和多孔材料混合，通过微波聚合、干燥，得到煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂，本发明对煤气化渣中主量元素的高效再利用，实现了煤气化渣的大规模资源化利用，减少了煤气化渣大量堆存对企业和环境带来的危害。

27、进一步地，本发明对煤气化渣依次进行余热风干和逐级筛分，选用的煤气化渣同时含有粗渣和细渣，目前现有技术中大多选用的煤气化渣为细渣或粗渣，而本发明不作限定，本发明应用较为广泛。

28、本发明提供一种煤气化渣基吸附-絮凝多功能净水剂，由于本发明选用的煤气化渣含有钙、镁等金属离子，其应用于水处理净水效果更好，且本发明的多功能净水剂将净水剂前体和多孔材料进行微波聚合干燥，能够同时进行吸附和絮凝作用，使用过程简单，效果更佳。